Izgaranje metana

Metan je plinoviti kemijski spoj s kemijskom formulom CH4. Ovo je najjednostavniji predstavnik alkana. Druga imena za ovu skupinu organskih spojeva su: zasićeni, zasićeni ili parafinični ugljikovodici. Oni su karakterizirani prisutnošću jednostavne veze između atoma ugljika u molekuli, a sve ostale valencije svakog ugljikovog atoma su zasićene vodikovim atomima. Za alkane, najvažnija reakcija je izgaranje. Oni spaljuju formiranjem plinovitog ugljičnog dioksida i vodene pare. Zbog toga se oslobađa ogromna količina kemijske energije koja se pretvara u toplinsku ili električnu energiju. Metan je goriva tvar i glavna komponenta prirodnog plina, što ga čini atraktivnim gorivom. U središtu široke upotrebe prirodnog fosila je reakcija izgaranja metana. Budući da je pod normalnim uvjetima plin, teško ga je transportirati na udaljene udaljenosti od izvora, tako da je često prethodno ukapljeno.

Proces izgaranja sastoji se od reakcije između metana i kisika, to jest u oksidaciji najjednostavnijeg alkana. Kao rezultat toga, a ugljični dioksid, vode i puno energije. Izgaranja metana može opisati formulom: CH4 [plin] + 2O2 [plina] → CO2 [plin] + 2H2O [para] + 891 kJ. To jest, jedna molekula metana, u interakciji s dvije molekule kisika, tvori molekulu ugljični dioksid i dvije molekule vode. Istodobno, toplinska energija, jednako 891 kJ. Prirodni je plin najčišći za gori fosil, jer su ugljen, ulje i druga goriva složenija u sastavu. Stoga, tijekom izgaranja, oslobađaju razne štetne kemikalije u zrak. Budući da prirodni plin se uglavnom sastoji od metana (oko 95%), zatim ga gori jedva stvara nusproizvode ili njihovi okreta su puno manji nego u slučaju drugih fosilnih goriva.

Kalorična vrijednost metana (55.7 kJ / g) je veći od njegovih homologa, kao što su etan (51,9 kJ / g), propan (50.35 kJ / g), butan (49,50 kJ / g), ili druge vrste goriva (drvo, ugljen, kerozin). Spaljivanje metana daje više energije. Osigurati godinu žarulja 100 W žarulje mora spaliti operaciju 260 kg drva i 120 kg ugljena, kerozin ili 73,3 kg, 58 kg ili sve metana, što odgovara 78,8 msup3- plin.

Najjednostavniji alkan je važan resurs za proizvodnju električne energije. To je zbog spaljivanja goriva u kotlu, stvarajući paru koja pokreće parnu turbinu. Također, izgaranje metana koristi se za proizvodnju vrućih dimnih plinova, čija energija osigurava rad plinska turbina (izgaranje se provodi u turbinu ili u samoj turbini). U mnogim gradovima, metan se hrani cijevima u kuće za kućno grijanje i kuhanje. U usporedbi s drugim vrstama ugljikovodičnih goriva, izgaranje prirodnog plina karakterizira niža emisija ugljičnog dioksida i veća količina proizvedene topline.

Izgaranje metana koristi se za postizanje visokih temperatura u pećima raznih kemijskih industrija, na primjer, etilenskih postrojenja velikih kapaciteta. Prirodni plin pomiješan s zrakom ulazi u plamenike peći za pirolizu. Tijekom sagorijevanja nastaju dimni plinovi s visokom temperaturom (700-900 ° C). Zagrijavaju cijevi (smještene unutar peći) u koje se hrani mješavina sirovina vodene pare (kako bi se smanjilo stvaranje koksa u cijevima peći). Pod djelovanjem visokih temperatura, množina kemijskih reakcija koje će dati željene komponente (etilen i propilen) i nusproizvoda (smola teške pirolize, hidrogen i metan frakcija, etana, propana, ugljikovodici, C4, C5, pirokondensat- svaki ima svoj program , na primjer, piro-kondenzat se koristi za dobivanje benzena ili komponenti motornog benzina).

Izgaranje metana je složen fizikalno kemijski fenomen temelji na redoks egzotermne reakcije karakteriziran visokim protokom i oslobađanje ogromnu količinu topline, i prijenos topline i mase procesa prijenosa. Stoga je izračun temperature sagorijevanja mješavine složen zadatak jer se pored sastava mješavine goriva snažno utječe na tlak i početnu temperaturu. Uz njihovo povećanje, opaženo je povećanje temperature sagorijevanja, a procesi izmjene topline i razmjene mase doprinose njegovom smanjenju. Metan temperatura izgaranja u procesima i dizajn uređaja za kemijsku proizvodnju određen proračuna i postojeća postrojenja (npr u pirolize peći), što se mjeri pomoću termoelementa.